En manufactura, la adecuada aplicación de recubrimientos o adhesivos a superficies de productos manufacturados influye enormemente en su calidad final. Actualmente el tratamiento de superficies con plasma atmosférico permite aumentar la capacidad de las superficies de enlazarse con los elementos depositados sobre la misma, y el usar plasma generado directamente del aire atmosférico reduce el costo de implementación de estos sistemas, haciéndolos más accesibles para su implementación en procesos productivos.

Antes de continuar, hablaremos sobre el plasma, que es y cómo se obtiene y cuáles son sus características. Posteriormente comentaremos sobre los efectos del plasma atmosférico (nitrógeno / oxigeno) sobre superficies, y como esto ayuda a mejorar la adhesivos y recubrimientos a tener mayor cohesión sobre las mismas.

¿Qué es el plasma?

En física, plasma es el siguiente estado de la materia más allá del gaseoso, donde no solo los enlaces entre moléculas son débiles o nulos, sino que los átomos se han desprendido de uno o más electrones que se mueven libremente dentro del cuerpo gaseoso en una especie de “mar” de electrones; en este estado se dice que los electrones están excitados y el gas ionizado, con gran cantidad de iones y electrones libres. Este libre movimiento de electrones convierte al plasma en un buen conductor eléctrico y y lo hace más suceptible a campos electromagnéticos.

El plasma se puede dividir en fríos y calientes. En los plasmas fríos la energía se encuentra principalmente dentro del movimiento de los electrones y no directamente del movimiento cinético de los átomos, por lo que se pueden tocar con las manos (usualmente), y la excitación de los electrones se puede lograr a través de campos electromagnéticos o particular cargadas.

Los plasmas calientes la ionización se produce por el choche cinético de los átomos, y esto se logra al calentar los gases a altas temperaturas.

Para terminar el comentario, en ambos casos, la constante captura y liberación de electrones libera fotones, por lo que usualmente los gases ionizados emiten radiación electromagnética en uno o varios anchos de banda, desde infrarrojo hasta radiación ionizante.

Plasma atmosférico: definición y capacidades.

El plasma atmosférico es aquel que se obtiene sin necesidad de contenedores a presión o vacío. La excitación del plasma puede ocurrir a partir de corriente eléctrica alterna/directa de alta tención (voltaje), excitación por radiación electromagnética de microondas o de radio.

El plasma atmosférico tiene gran variedad de aplicaciones industriales: medicina, agricultura, ingeniería, producción y manufactura. Su creación y dispensación es relativamente simple (no requiere contenedores), por lo que su uso e implementación industrial resulta practico y relativamente barato con sistemas automatizados, desde robots cartesianos o sistemas más complejos con robots de múltiples ejes, permitiendo el tratamiento de piezas de cualquier tipo de complejidad.

En particular para el tema de este ensayo, respecto al tratamiento de superficies con plasma atmosférico, el uso de esta tecnología permite alterar la superficie de productos manufacturados, tanto para limpiar como para “activar” distintos tipos de materiales metálicos, plásticos o compuestos, haciéndolos más reactivos a procesos posteriores de manufactura.

Mejoramiento superficial con plasma atmosférico.

Los sistemas de plasma atmosférico liberarán principalmente, radicales libres de oxígeno (y dependiendo de las capacidades, también de nitrógeno, iones de óxido nítrico -NO-, iones hidróxidos OH). Estos radicales reaccionan con los materiales superficiales especialmente si son orgánicos, oxidándolos y removiéndolos de la superficie al convertirlos en CO2 y H2O principalmente y esparcirlos por el flujo de aire, aumentando así las características hidrofílicas de la superficie tratada. Otra acción del plasma atmosférico es la activación hidrofílica de las superficies, en especial plásticos, resinas y aluminios, pues los radicales libres de oxígeno se quedan en la superficie forzando elementos húmedos a sujetarse a la superficie sobreponiéndose a las usuales tensiones superficiales de elementos líquidos.

La naturaleza del plasma lo hace ideal para eliminar residuos orgánicos tales como grasas y aceites, volatilizándolos de la superficie, así como limpiadores orgánicos o cáusticos y otros residuos remanentes del proceso de manufactura..

Como el plasma aumenta la adhesión:

Al eliminar los residuos se aumenta la superficie de contacto en términos de limpieza; la superficie tiene ahora más área limpia que el recubrimiento puede ahora “tocar” de manera continua incrementando el contacto físico y, por tanto, la fuerza de sujeción. Esto en recubrimientos como pintura, elimina la posibilidad de puntos débiles donde se pudiera despegar y eventualmente care. Además, los iones de oxigeno en la superficie tratada cause que aumente la fijación de otros elementos oxigenados (como pinturas, resinas o adhesivos), al remplazar enlaces de hidrógeno con enlaces iónicos de oxigeno.

Presentando la línea TOUGH PLASMA de FUJI CORPORATION:

Modelo FPF20-GM:

Sistema de alto desempeño con la mayor capacidad en el mercado.

• Alta velocidad para grandes piezas tridimensionales
• Doble de capacidad que el modelo FPF20ST
• Se puede montar en brazos robóticos
• Fácil de implementar
• Sistema de auto-monitoreo

Además, el plasma de baja temperatura minimiza la posibilidad de dañar la superficies en tratamiento.

Aplicaciones del sistema FPF20-GM:

• Aumenta la fuerza de adhesión de pegamentos y
• Aumenta la adhesión de pinturas aumentando la resistencia y vida de la pintura en procesos industriales
• Limpieza profunda en vidrios y cristales para industria óptica
• Mejora el desempeño de sellos (gaskets)
• Mejora la calidad en moldes de inyección

La linea TOUGH PLASMA de FUJI tiene desempeño de punta para trabajo industrial, con gran densidad de generación de radicales gracias al diseño exclusivo de los cabezales, así como variedad en capacidades y opciones de boquillas (20,30,40mm) para multiples tipos de aplicaciones industriales tales como preprocesos de cobertura, secado, limpieza y otras funciones industriales; pantallas de display, sellos automotrices y de vehículos eléctricos, superficies de motores eléctricos, superficies de tarjetas de circuitos eléctricos y conexiones electrónicas, sellos ventanales de alta resistencias, superficies de anákisis en laboratorio, etc.

Lo invitamos a conocer más sobre las tecnologías TOUGH PLASMA de FUJI  en nuestro sitio web, o puede contactar a nuestros agentes de ventas al tel. 472-7486400 o al correo info@yamazen.com.mx